Bài giảng nguyên lý máy chương 3 ths trương quang trường

NGUYÊN LÝ MÁY GV: ThS TRƯƠNG QUANG TRƯỜNG KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM Nguyên Lý Máy Chương PHÂN TÍCH L C Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths Trương Quang Trường -2- Trường ĐH Nông Lâm TPHCM I ĐẠI CƯƠNG Mục đích phân tích lực xác định áp lực khớp động, mômen hay lực cân để: - Xác định công suất máy (cơ cấu) - Thiết kế khớp động mặt cắt ngang khâu Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths Trương Quang Trường -3- Trường ĐH Nông Lâm TPHCM I ĐẠI CƯƠNG Ngoại lực - Lực cản kỹ thuật - Trọng lượng khâu - Lực phát động - Lực quán tính Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths Trương Quang Trường -4- Trường ĐH Nông Lâm TPHCM I ĐẠI CƯƠNG Lực quán tính - Cơ cấu hệ thống chuyển động có gia tốc, tức ngoại lực tác động lên cấu không triệt tiêu  dùng phương pháp tĩnh học để giải - Để giải toán hệ lực không cân  dùng nguyên lý D’Alambert “Nếu nh ng l c tác dụng lên hệ chuyển động, ta thêm vào nh ng l c quán tính xem chúng nh ng ngoại l c hệ xem trạng thái cân bằng, dùng phương pháp tĩnh học để phân tích hệ này” ur uur ur uur  Fuur m.as uur  F  m.a s   Pqt  m.a s uur r ur r  J s    F  J s   M uuur r  M qt   J s  Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Pqt S aS Ths Trương Quang Trường Mqt  -5- Trường ĐH Nông Lâm TPHCM I ĐẠI CƯƠNG Nội lực - Lực tác dụng lẫn khâu cấu (phản lực liên kết) - Tại tiếp điểm thành phần khớp động, phản lực gồm hai phần + Thành phần áp lực: vuông góc với phương chuyển động tương đối Tổng thành phần áp lực khớp  áp lực khớp động uuur PLLK  ALKD  Fms + Thành phần ma sát: song song với phương chuyển động tương đối Tổng thành phần ma sát khớp  lực ma sát Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths Trương Quang Trường -6- Trường ĐH Nông Lâm TPHCM II ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG Điều kiện tĩnh định - Muốn giải toán áp lực khớp động: Số phương trình lập = số ẩn chứa phương trình Đây điều kiện tĩnh định toán - Giả sử tách từ cấu chuỗi động n khâu, pk khớp loại k + Số phương trình lập được: 6n phương trình + Số ẩn chứa chuỗi động: phụ thuộc vào số lượng loại khớp động Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths Trương Quang Trường -7- Trường ĐH Nông Lâm TPHCM II ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG Điều kiện tĩnh định Không gian: Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths Trương Quang Trường -8- Trường ĐH Nông Lâm TPHCM II ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG Điều kiện tĩnh định Không gian: Như vậy, khớp loại k chứa k ẩn  tổng số ẩn chuỗi  kP k 1 k - Để tính phản lực khớp động  tách cấu thành chuỗi động hở, phản lực khớp chờ ngoại lực viết phương trình lực cho chuỗi - Điều kiện để giải toán: Số phương trình lực lập = số ẩn chứa phương trình 6n   kPk k 1 hay 6n   kPk  k 1 Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths Trương Quang Trường -9- Trường ĐH Nông Lâm TPHCM II ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG Điều kiện tĩnh định Mặt phẳng: Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths Trương Quang Trường - 10 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM II ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG Điều kiện tĩnh định Đối với cấu phẳng: - Số phương trình: 3n - Số ẩn số: R a) Khớp tịnh tiến R b) Khớp quay R c) Khớp cao Ths Trương Quang Trường + Điểm đặt ? + Phương  phương trượt ẩn số + Độ lớn ? + Điểm đặt: tâm khớp + Phương ? + Độ lớn ? ẩn số + Điểm đặt: điểm tiếp xúc ẩn số + Phương pháp tuyến Khoa Cơ Khí – Công Nghệ + Độ lớn ? - 11 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM II ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG Điều kiện tĩnh định -Đối với cấu phẳng điều kiện để giải toán: 3n – (2p5 + p4) = -Các nhóm tĩnh định thỏa điều kiện  Để xác định phản lực khớp động, ta phải tách cấu thành nhóm tĩnh định viết phương trình lực cho nhóm Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths Trương Quang Trường - 12 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM II ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG Xác định áp lực khớp động - Các bước xác định áp lực khớp động + Tách nhóm tĩnh định + Tách khâu nhóm tĩnh định Đặt áp lực khớp động ngọai lực lên khâu + Viết phương trình cân lực cho khâu + Giải phương trình viết cho khâu thuộc nhóm tĩnh định Giải cho nhóm xa khâu dẫn trước (ngược lại với toán động học) Với cấu phẳng, khâu viết phương trình ur  F X  ur  ur  F   F Y  hay _    M OZ    M OZ  Khoa Cơđã Khí biết: – Công Nghệ - Các phương trình lực giải phương pháp phương Ths Trương Quang Trường - 13vector pháp giải tích vector, phương pháp họa đồ (đa giác lực) Trường … ĐH Nông Lâm TPHCM II ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG Ví dụ 1: P2 C B h2 P2 B 3 h3 n 12 R P3 P3 t 12 R A C D t R03 CD n n R03 R03 n O D BC R12 P3 t R12 t P2 R03 Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths Trương Quang Trường - 14 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM II ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG Ví dụ 2: - Tách nhóm tĩnh định, tách khâu nhóm, đặt lực lên khâu Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths Trương Quang Trường - 15 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM II ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG - Viết phương trình lực cho khâu nhóm ur ur ur ur   P  P3  R 03  R 23   ur     M M R x P h   C 03 P13  ur ur ur ur   P  P  R12  R32    ur      M M R l P h   32 B BC P2  - Giải phương trình lực nhóm Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths Trương Quang Trường - 16 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM III LỰC CÂN BẰNG TRÊN KHÂU DẪN Phương pháp phân tích lực Lực cân bằng: (Quy ước) - Đặt trung điểm khâu dẫn; - Phương  khâu dẫn M A  R21h21  Ph 1  Pcb l  M   Pcb  ( R21h21  Ph 1  M1 ) l Ths Trương Quang Trường - 17 - M cb Pcb  l l AB l Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM III LỰC CÂN BẰNG TRÊN KHÂU DẪN Phương pháp phân tích lực Momen cân bằng: M cb Pcb  l l AB l M A  R21h21  Ph 1  M cb  M   M cb   R21h21  Ph 1  M1 Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths Trương Quang Trường - 18 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM III LỰC CÂN BẰNG TRÊN KHÂU DẪN Phương pháp di chuyển - Môment (lực) cân khâu dẫn moment (lực) cân tất lực (kể lực quán tính) tác dụng lên cấu  tổng công suất tức thời tất lực tác dụng lên cấu không - Theo nguyên lý di chuyển N công suất lực Pi N N Pi - Công suất lực Pi Mi 0 Pi N M i công suất môment M i ur ur k N Pi  Pi V i - Công suất moment Mi ur k i N uuMr i ur k Vi vận tốc điểm đặt lực Pi uur ur k  M i i vận tốc khâu chịu tác dụng moment Mi Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths Trương Quang Trường - 19 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM III LỰC CÂN BẰNG TRÊN KHÂU DẪN Phương pháp di chuyển - Môment (lực) cân khâu dẫn   uur ur ur ur k uur ur uur M cb 1   Pi V i  M i  i   M cb   ur ur ur ur k uur ur ur P cb V   Pi V i  M i  i   P cb Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths Trương Quang Trường - 20 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM III LỰC CÂN BẰNG TRÊN KHÂU DẪN Phương pháp di chuyển Pcb s'1 B Pcb P2 h2 c s1 P2 Vs2 A pv   C s2 b s'2 P3 P3 Pcb.hcb + P2h2 – P3h3 = Tổng quát: Pcb.hcb + P1h1 + P2h2 + … + Pnhn = Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths Trương Quang Trường - 21 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM [...]... ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG Ví dụ 1: P2 C 2 B h2 P2 B 3 2 3 h3 n 12 R P3 P3 t 12 R 1 A C D t R 03 CD n n R 03 R 03 n O D BC R12 P3 t R12 t P2 R 03 Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths Trương Quang Trường - 14 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM II ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG Ví dụ 2: - Tách nhóm tĩnh định, tách các khâu trong nhóm, đặt lực lên khâu Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths Trương Quang Trường - 15 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM II ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG... phương trình lực cho từng khâu trong cùng một nhóm ur ur ur ur   P  P3  R 03  R 23  0  ur  0    M M R x P h   C 3 03 3 P 13  ur ur ur ur   P  P 2  R12  R32  0   ur  0     M M R l P h   2 32 2 B BC P2  - Giải các phương trình lực của cùng một nhóm Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths Trương Quang Trường - 16 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM III LỰC CÂN BẰNG TRÊN KHÂU DẪN 1 Phương pháp phân... V i  M i  i  0  P cb Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths Trương Quang Trường - 20 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM III LỰC CÂN BẰNG TRÊN KHÂU DẪN 2 Phương pháp di chuyển khả dĩ Pcb s'1 B Pcb P2 h2 c s1 P2 Vs2 A pv   C s2 b s'2 P3 P3 Pcb.hcb + P2h2 – P3h3 = 0 Tổng quát: Pcb.hcb + P1h1 + P2h2 + … + Pnhn = 0 Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths Trương Quang Trường - 21 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM ...  Pcb  ( R21h21  Ph 1 1  M1 ) l Ths Trương Quang Trường - 17 - M cb Pcb  l l AB l 2 Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM III LỰC CÂN BẰNG TRÊN KHÂU DẪN 1 Phương pháp phân tích lực Momen cân bằng: M cb Pcb  l l AB l 2 M A  R21h21  Ph 1 1  M cb  M 1  0  M cb   R21h21  Ph 1 1  M1 Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths Trương Quang Trường - 18 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM III LỰC CÂN... khâu dẫn trước (ngược lại với bài toán động học) Với cơ cấu phẳng, một khâu viết được 3 phương trình ur  F X  0 ur  ur  F  0  F Y  0 hay _    M OZ  0   M OZ  0 Khoa Cơđã Khí biết: – Công Nghệ - Các phương trình lực trên có thể được giải bằng các phương pháp phương Ths Trương Quang Trường - 13vector pháp giải tích vector, phương pháp họa đồ (đa giác lực) Trường … ĐH Nông Lâm TPHCM... lên cơ cấu bằng không - Theo nguyên lý di chuyển khả dĩ N công suất của lực Pi N N Pi - Công suất của lực Pi Mi 0 Pi N M i công suất của môment M i ur ur k N Pi  Pi V i - Công suất của moment Mi ur k i N uuMr i ur k Vi vận tốc của điểm đặt lực Pi uur ur k  M i i vận tốc của khâu chịu tác dụng của moment Mi Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths Trương Quang Trường - 19 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM III LỰC... KHỚP ĐỘNG 1 Điều kiện tĩnh định -Đối với cơ cấu phẳng điều kiện để giải được bài toán: 3n – (2p5 + p4) = 0 -Các nhóm tĩnh định thỏa điều kiện trên  Để xác định các phản lực khớp động, ta phải tách cơ cấu thành những nhóm tĩnh định và viết phương trình lực cho từng nhóm này Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths Trương Quang Trường - 12 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM II ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG 2 Xác định áp lực khớp động -... kiện tĩnh định Đối với cơ cấu phẳng: - Số phương trình: 3n - Số ẩn số: R a) Khớp tịnh tiến R b) Khớp quay R c) Khớp cao Ths Trương Quang Trường + Điểm đặt ? + Phương  phương trượt 2 ẩn số + Độ lớn ? + Điểm đặt: tại tâm khớp + Phương ? + Độ lớn ? 2 ẩn số + Điểm đặt: điểm tiếp xúc 1 ẩn số + Phương pháp tuyến Khoa Cơ Khí – Công Nghệ + Độ lớn ? - 11 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM II ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG 1 Điều kiện ... Cơ Khí – Công Nghệ Ths Trương Quang Trường -7- Trường ĐH Nông Lâm TPHCM II ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG Điều kiện tĩnh định Không gian: Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths Trương Quang Trường -8- Trường ĐH Nông Lâm... Khí – Công Nghệ Ths Trương Quang Trường -9- Trường ĐH Nông Lâm TPHCM II ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG Điều kiện tĩnh định Mặt phẳng: Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths Trương Quang Trường - 10 - Trường ĐH Nông Lâm... phương Ths Trương Quang Trường - 13vector pháp giải tích vector, phương pháp họa đồ (đa giác lực) Trường … ĐH Nông Lâm TPHCM II ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG Ví dụ 1: P2 C B h2 P2 B 3 h3 n 12 R P3 P3 t 12